高彈性與低功耗 嵌入式顯示晶片設計最佳化
- 尤嘉禾
-
顯示器的支援一直是嵌入式領域重要功能，包括Thin Client、數位看板(Digital Signage)、工廠自動化...等系統，都需要一定程度的顯示技術，因此嵌入式市場向來不乏各類型顯示設備與相關元件，不過隨著市場的改變，傳統的嵌入式系統顯示晶片，已難以滿足系統廠商需求，現在的市場在功耗與彈性架構等方面，都有更高要求。
慧榮科技(Silicon Motion)顯示晶片產品行銷協理李祥賢指出，畫面顯示是嵌入式系統的主要功能，現行市場上USB Display的產品也多，不過目前這類型的顯示晶片產品，主要的運算多由系統中的CPU負責，由於顯示器的資料量龐大，對仍須處理其他輸出入數據的CPU來說，會造成相當高的負擔，不但有可能因此延遲整體系統的速度，功耗也會大幅提升。
要解決此一問題，可從顯示畫面的自我調整設計著手，李祥賢以慧榮科技的SM768晶片為例指出，SM768晶片導入了該公司的內容自我調整技術(Content Adaptive Technology；CAT)，這類型技術是透過不同的壓縮/解壓縮方式，除了標準的Motion JPEG外，另外兩種則是慧榮科技自行開發的演算法，此技術會在不同演算法之間，進行動態切換，也就是依據畫面的內容，彈性調整處理模式。
此一技術的優點在於降低了20%~65%的CPU使用率，而由於所搭配的晶片與一般市場上多採用ASIC(特殊應用IC)不同，採用了系統單晶片(SoC)，因此在彈性方面也有所強化，另外由於USB Display因需要壓縮/解壓縮的演算過程，CAT則直接將原始壓縮格式傳送到顯示晶片上進行解碼，不再像過去都由CPU負責。
SoC架構更具彈性
目前會有這類型需求的應用，主要以Docking station(擴充功能埠)，用以連接筆記型電腦的週邊設備如螢幕、印表機、鍵盤等，另一種則是簡易的USB Dongle(外接傳輸器)，用以外接多台螢幕或其他規格標準設備，擴張電腦的顯示能力，補足了以往PCIe介面無法支援的缺點。李祥賢進一步指出，過去多PCIe的設計必須將同等數量的CPU並列，且距離不能過遠，在此狀況下設計自然受限，透過USB或網路，則設計彈性會高出許多。
在升級方面，由於採用了SoC架構，內部已有一顆ARM的處理器，另外也內建了專用的解壓縮硬體，這些功能也保留了未來面對更高階析度內容升級空間，例如要處理4K影像，只要複製解壓縮單位，並不需要重新設計原本的ARM架構，即可滿足需求，而現行的ASIC作法要處理4K影像，則線路必須全部複製，在此狀況下，功耗勢必會成數倍成長，就此來看，SoC架構會是較佳設計方式。
雖然IT產業的顯示技術已日漸成熟，不過要跨足到嵌入式系統的顯示晶片設計仍然不易。李祥賢認為嵌入式系統的需求較為特殊，而且顯示晶片的設計經驗必須透過長年累積，他以慧榮科技為例指出，業界對該公司的認識多半為快閃記憶體控制晶片供應商，不過慧榮科技當初成立是以繪圖晶片起家，雖然後期快閃記憶體控制晶片佔出貨大宗，不過繪圖晶片未曾停止研發，這領域設計時常會碰到其他廠商的專利限制，慧榮科技在這部分則是以過去累積的龐大研發能量為後盾，未來則會持續深耕此領域，協助系統業者推出更高CP值的嵌入式產品。
